锂电池正极材料 锂电池正极材料有哪些?

（报告出品方/作者：国信证券，王蔚祺）

报告综述：

正极市场迎来高增速拐点，核心在安全与高效博弈

正极材料市场大，伴随全球电动车市场从政策向消费驱动转变，我们预计 25 年全球正极需求有望从 20 年的 47 万吨增至 190 万吨，市场空间 有望从 20 年的 650 亿增至 25 年的 2100 亿元，三元市场占比预计近八 成。正极行业铁锂和三元的竞争核心是安全和高效的博弈，当前高压钴 酸锂、高镍三元和富锂基是增加锂电能量密度的主要方向。

短期铁锂强势复苏，长期三元高镍化加速渗透

伴随行业退补降本、刀片技术改进和安全意识提升等因素催化，短期国内铁锂电池显著回暖，长期看三元趋势不变。当前高镍化是高续航车型 提升能量密度最有效的方法，同时高镍材料技术难度大，加工费用高， 拥有相关技术的企业拥有更高的盈利和降本空间，伴随电池厂和车企高 镍化持续布局，国内正极高镍化趋势有望加速。我们预计 25 年国内和海 外三元 8 系占比有望提升至 55%和 74%，预计 25 年全球 6 系及以上高 镍正极需求约 133 万吨，CAGR 达到 45%，显著高于正极整体增速。

高镍与涨价促进行业格局优化，全球高端一体化步伐加速

中国正极产能全球占比超一半，但整体市场集中度低产能过剩严重，我们判断当前行业正加速集中：1）龙头高镍占比高享受需求高增速；2）行业扩产集中在龙头，规模和成本优势强化；3）龙头前沿技术布局完善，加速产品降本提质；4）龙头全球化客户布局，海外产能落地带来业绩收获期。正极产业链中前驱体壁垒高格局好，全产业链布局的正极企业盈利显著高于行业平均水平。

正极：锂电核心材料，安全与高效博弈

正极材料决定锂电性能，能量密度和安全性是核心考量

为了满足锂电池高能量密度、功率密度，较好的循环性能和可靠的安全性，正 极材料需要具备以下几方面条件：1）为电池充放电提供锂源；2）提供更高的 电极电位保障输出电压高；3）电压平台稳定保障输出电位平稳；4）正极材料 的电化当量小，保障较高能量密度；5）锂离子在材料中扩散系数高，保障高功 率密度；6）可逆性好保障电池循环性能；7）较高的电子和离子电导率；8）化 学稳定性好、资源丰富、制备成本低。

根据不同的技术路线，常见的正极材料可以分为钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、 磷酸铁锂（LFP）、镍钴锰酸锂（NCM）、镍钴铝酸锂（NCA）等。

电池能量密度与比容量、正极质量、电压成正比，与总质量成反比。钴酸锂能 量密度高，但是钴成本高循环寿命低，主要用于 3C 产品；锰酸锂成本低廉但 是能量密度低，磷酸铁锂循环型和安全性好，但是能量密度也较低，所以应用 于储能、商用车和部分低速电动车；三元材料可以充分发挥三种金属的优势， 具有高能量密度和高循环寿命等优点广泛用于电动车、3C 等领域。

横向对比锂电材料市场，正极价值高竞争强盈利弱

对比锂电池四大材料，正极材料价值占比高、国内市场分散、盈利能力较弱。

1）价值量占比高：我们在之前的报告中拆分了电芯尺寸为 20*87*285 的 NCM523 以及 20*99*322 的 LFP 电芯成本，在电芯制造 95%的良率下 NCM523 中正极材料成本占比接近 60%，LFP 中正极成本占比也超过 30%，要显著高于 其他的负极材料、隔膜和电解液

2）市场竞争激烈：国内正极材料产能全球占比约为 60%，但是出货量占比仍 较低在 45%左右，低于负极、电解液和隔膜等海外放量；从竞争格局来看，国 内正极材料行业较为分散，2020 年三元正极 CR2 仅为 20%左右，CR3 仅为 30-35%，CR5 约为 50%，三大指标都要显著低于负极、隔膜和电解液；

3）盈利能力较弱：随着电池降本需求，锂电四大材料售价呈现下降趋势，但四 大材料龙头企业毛利率相对稳定，正极材料行业整体毛利率保持在 20%以下， 显著低于负极材料和电解液（30%左右）、隔膜（50%左右）的毛利率，主要因 为正极材料低端产能过剩，但随着高壁垒的高镍正极增多，市场集中度持续提 升。

三元与铁锂正极的竞争，核心是安全与高效的博弈

三元正极材料能量密度占优，在政策引导、成本降低和安全性提高的推动下， 市场份额显著提升。不同三元材料的镍含量不同，但平均能量密度要高于 LFP 和 LCO 正极，行业初期 LFP 和 LCO 依靠成本低廉和技术成熟成为主要的锂电 正极材料，2015 年开始伴随长续航的乘用车占比增多和补贴政策对长续航的优 惠，长续航的 NCM 占比持续提升。国内 NCM 占比从 2014 年的 30%上升至 2018 年近 50%。

2019 年以来 LFP 正极市占率有所回升。2020 年 NCM 出货量占比略有下降， LFP 占比从 22%提升至 25%，一方面是随着补贴下降车企降本压力增大，下游 车企推出多款铁锂电池爆款车型，另一方面安全意识提升、刀片电池技术提升， 再加上电动车和储能等小动力市场需求和出口增加，带动 LFP 市场回暖。

复盘正极技术发展历程，性能提升有待技术突破

回顾锂电正极材料历史：

1）钴酸锂正极：是最早被使用的正极材料，20 世纪 90 年代索尼公司率先生产 的第一块商业化锂电池，采用的钴酸锂正极，2003 年之前钴酸锂被国外厂商垄 断，2003 年当升科技、湖南瑞翔推出国内第一款钴酸锂，随着国内当升、北大 先行和杉杉等企业不断扩张，当前国内钴酸锂产能全球占比超过 70%。钴酸锂 电池能量密度提升分为两个阶段：第一阶段，通过中粒径增加和形貌改变提高 压实密度，压实密度达到极限 4.1~4.1g/cm3；第二阶段，通过提高充电截止电 压、掺杂和包覆等方式提升高压情况下电化学性能等方式，提高比容量。

2）镍钴锰酸锂三元：已经成为使用最广泛的正极材料，2006 年深圳天骄、宁 波金和率先推出 333/443/523 体系的三元正极，2007 年钴价格大涨加速了镍钴 锰酸锂正极市场发展，2012 年厦门钨业三元产品开始供应日本市场，成为国内 第一家镍钴锰酸锂出口日本的企业，2015 年开始长续航、高能量密度和政策引 导下，三元正极材料进入快速发展阶段。

3）磷酸铁锂：拥有稳定的橄榄石骨架结构，电化学性能稳定，在低成本的储能 领域广泛应用，在退补政策和能量密度提升的趋势下，在电动车上应用呈增多 之势。磷酸铁锂材料主要集中在中国大陆、中国台湾和北美地区，早年北美的 磷酸铁锂企业因为需求不足长期处于亏损状态，中国大陆 2001 年开始磷酸铁 锂研发，经过 6 年时间北大先行等企业率先突破生产技术和工艺难题，随后在 国家新能源汽车政策鼓励下，国内衍生了一大批生产厂商。磷酸铁锂技术方面 的发展方向主要是：碳包覆或石墨烯提高导电性、金属离子掺杂改性、纳米化、 发展更高压的磷酸盐材料。

4）锰酸锂：现在主要应用于一些安全性和成本要求高，但是对能量密度和循环 要求较低的市场，包括通讯类电池、笔记本电脑电池和数码相机电池等。2003 年开始国内锰酸锂开始产业化，云南汇龙和盟固利等企业闪现开发出锰酸锂材 料，之后循环占领部分低端市场，高端市场中锰酸锂经过改性后可以直接用于 客车市场，后续随着三元技术发展成熟，锰酸锂在电动车市场份额不断下降。

锂电正极材料未来发展：从锂电池的综合性能看，电池的应用需要综合考虑平 衡质量能量密度、体积能量密度、安全性、循环性、充放电效率、低温特性和 制造成本等多个指标。正极材料中，磷酸铁锂现有容量可达到 160-165mA.h/g， 接近理论极限 170160-165mA.h/g，高压锰酸锂正极比容量理论上可进一步提 高，钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂和富锂锰基正极材料比容量提升空间较 大。除此之外，材料稳定性、界面稳定性和高压下传统电解液改性或者向固态 电解液过渡等是正极材料未来的发展趋势。

短期铁锂强势复苏，长期三元高镍化加速渗透

政策刺激消费驱动，电动车站在黄金十年起点

国内电动车行业逐步从政策驱动向消费市场转变。国内新能源汽车过去行业主 要的驱动力在于传统限牌、限行和营运等刚性需求与新车型带来的纯市场需求 的叠加，伴随财政补贴政策逐步退出以及纯消费市场的兴起，预计行业周期性 波动将会逐步减弱。

驱动逻辑一：政策规划渗透率提升空间大，补贴延长奠定行业黄金三年。政策规划驱动下，新能源汽车渗透率提升空间大。根据中汽协数据，2020 年国内新 能源汽车销量 137 万辆，渗透率达到 5.4%。从政策规划来看，《新能源汽车产 业发展规划 2021-2035 年》规划要求 2025 年新能源汽车销量要达到 20%，预 计需达到 500 万辆以上，而“节能与新能源汽车技术路线图 2.0”更是对 2035 年提出节能汽车与新能源汽车销量约各占 50%，汽车产业基本实现电动化转型 的目标，电动车渗透率提升尚处在初始阶段。

驱动逻辑二：动力电池成本下降，消费级乘用车平价在即。伴随动力电池成本下降以及能量密度提升，消费级乘用车逐步接近平价。过去新能源汽车成本较 高的原因主要在于电池成本居高不下，伴随电池售价下降其在整车成本中的占 比逐步降低。从消费者角度来说，对经济性较敏感的中低端车型已基本实现全 生命周期的平价，伴随三电系统价格进一步下探，以及磷酸铁锂版车型的普及， 有助于进一步提升消费级乘用车的渗透率。

驱动逻辑三：爆款车型涌现为纯消费市场注入活力。纯消费市场方面，爆款车型是增长的关键所在。除了成本考量和补贴退坡外，爆款车断档是过去新能源 车面临的最大问题，伴随 2020 年下半年自主品牌车型以及特斯拉、大众 MEB 等新车型的推出，新能源汽车实现产销端双双反转，逐步走上中长期成长阶段。 在 19 年补贴退坡后 A 级车已取代 A00 与 A0 级地位成为新能源纯电动乘用车 的主要销量来源，这一现象在 2020 年表现的更为明显，特斯拉等新车型的快 速放量带动了 B 级以及 A 级车的占比提升。

驱动逻辑四：限行和环保政策鼓励，公共交通领域收益于政策导向有望迎来复 苏。过去 2 年受补贴退坡幅度较大影响，新能源客车与货车的销量持续下滑， 2019 年全年仅 9.6 万 万辆。2020 年补贴新政策明确鼓励公共交通等领域 汽车电动化，相关领域的用车 2020 年补贴标准不退坡，2021-2022 年分别在 上一年基础上退坡 10%、20%。公共用车方面，目前各地根据实际情况已加大 新能源汽车推广应用力度及产销规划布局，预计将成为国内新能源汽车存量替 换主要力量。

驱动逻辑五：海外补贴政策边际向好，龙头车企发力电动化规划。从全球范围 看，由于欧洲碳排放法规趋严、多国新能源汽车补贴政策边际向好、传统车企 陆续公布电动化大战略以及特斯拉产业链进度超预期，整体海外新能源汽车市 场持续高增速。传统车企紧跟特斯拉脚步，宝马、大众、戴姆勒纷纷发布电动 化战略，车型储备丰富。特斯拉中国工厂建设加速，20 年 1 月交付首批中国制 造的 Model3，宝马、大众、戴姆勒也等纷纷加速在电动化上的布局，除宝马大 量采购 CATL+三星 SDI 电池外，大众也在近日公布了其五年电动化计划，公司 规划 2020 年纯电动车销量目标为 40 万辆，同比增长接近 300%，同时公司规 划 2020 年、2025 年纯电动车销量比例为 4%和 20%；戴姆勒也宣布未来电动 化车型将涵盖奔驰品牌全部产品线，2021 年电动化车型的覆盖率将从 9%提升 至 15%。

新能源汽车销量预测：2025 年全球近 1600 万辆，国内超 600 万辆。2020 年国内外新能源汽车销量增速显著提升。2020 年国内新能源汽车销量 136.7 万辆，同比增长 10.9%，增速由负转正。全球新能源汽车销量达到 324 万辆，同比增长 43%，其中欧洲市场新能源车登记辆近 140 万辆，同比增长 137%。我们预计全球新能源乘用车销量有望从 2020 年的 324 万辆增至 2025 年的近 1600 万辆，CAGR 将达到 38%，预计全球新能源乘用车渗透率有望达 到 18%左右。国内新能源汽车有望从 2020 年 135 万辆增至 2025 年的 628 万 辆，CAGR 达到 36%，国内新能源汽车渗透率有望达到 23%左右。

需求测算：2025 年全球正极市场有望超 2000 亿

（1）锂电池需求总量测算：2025 年全球锂电池需求量预计达到 1187GWh。 全球动力电池需求有望从 2020 年的 146GWh 增至 2025 年的 933GWh，CAGR 达到 45%；2025 年全球消费电池需求将达到 152GWh，CAGR 为 10%，储能 电池需求有望达到 102GWh，CAGR 达到 30%。

（2）锂电池需求结构测算：

假设如下：国内动力电池中，电动客车均采用 LFP 电池，电动专用车 80%采用 LFP 电池，电动乘用车 LFP 占比先上涨后下降，2025 年达到 25%；国内消费 &储能：2025 年 NCM 占比提升至 50%，LFP 占比提升至 10%；储能全部采用 LFP；海外电池结构：动力电池全部采用三元；LCO 占比持续下降，消费电池 NCM 占比持续提升；储能电池全部采用 LFP。

锂电需求结构测算：预计 2025 年国内锂电池需求达到 518GWh，其中 NCM 需 求近 300GWh，占比达到 58%，国内 LFP 需求占比预计在 2022 年达到最高 38.2%，随后占比缓慢下降，2025 年占比达 36%，需求量达到 187GWh。预 计 2025 年海外电池需求 670GWh，其中三元电池需求达到 632GWh。

（3）正极材料需求测算：预计 2025 年全球锂电正极材料需求从 2020 年的 47 万吨增至 190 万吨，CAGR 达到 32%。国内锂电正极材料需求量有望从 2020 年的 23.8 万吨增至 2025 年的 86.8 万吨，CAGR 近 30%，预计 2025 年三元 需求 46.8 万吨，LFP 需求 34.7 万吨，LCO 需求 5.3 万吨；海外 2025 年正极 材料需求预计为 103 万吨。

（4）正极材料市场规模测算：2025 年国内锂电正极材料市场有望达 830 亿元， CAGR 达 23%，其中三元正极市场 562 亿元，CAGR 达 30%。海外正极材料 市场有望达 1300 亿元，全球正极材料需求市场 2025 年有望超 2000 亿元，其 中全球三元正极材料需求市场达 1730 亿元，CAGR 达到 38%。

一方面，伴随行业降本、钴用量减少和企业话语权较弱等因素，锂电正极材料 价格持续下降，2020Q4 国内常规型号三元材料价格已下降至 12 万元/吨，较 2018 年 Q1 的高点价格折半；另一方面全球电动化需求持续上涨，正极材料整 个市场规模不断扩张，全球正极材料有望从 2020 年 600-700 亿元扩大至 2025 年的 2000 亿元，市场 CAGR 达到 27%。

结构转变：短期铁锂强势回暖，长期三元趋势不变

复盘锂电池正极材料，三元材料与铁锂材料竞争可分为三个阶段：

阶段一（2013-2015）：新能源商用车贡献主要需求，成本低、技术成熟、安全 性好促进 LFP 快增长。2013 年开始国内电动车需求爆发，拉动锂电正极材料 出货量快速增长。1）LFP 和 LCO 依靠成熟的工艺和低廉的成本出货量快速增 长；2）公交车相对于乘用车电动化率率先增长，更加安全的 LFP 电池需求增 速显著高于 NCM 电池，2015 年国内 LFP 正极材料出货量增速达到 120%；3） 2015 年 NCM 整机材料出货量增速降至 11%，除了公交车安全考虑外，产能瓶 颈也限制了其出货增速。

阶段二（2016-2018）：2016 年开始新能源乘用车销量快速增长、三元正极产能释放和补贴政策改变，共同促使 LFP 增速放缓，NCM 出货快速增长。2016 年开始新能源商用车销量维持在 20 万辆左右，其中新能源客车渗透率维持在 35%左右，新能源乘用车销量从 2015 年的 19 万辆快速增长至 2018 年的 105 万辆。一方面是因为 17 年开始国家补贴新能源汽车运营里程需达到 3 万公里， 另一方面是 2017 年国家将能量密度纳入补贴考核，大大促进了 NCM 电池需求。 除此之外，NCM 正极材料产能在 2016-2018 年集中释放，国内正极材料产能 从 2014 年的 5 万吨左右迅速上涨至 2017 年底的 20 万吨，其中三元正极产能 在两年时间增长近 4 倍，三元正极材料产能利用率从 80%的高点下滑至最低 30% 左右，行业处于供给过剩局面。

阶段三（2019-至今）：2019 年受宏观经济和政策退补的影响，新能源汽车销量 下降，2020 年政策补贴延长、降本和爆款车型等综合作用下，新能源汽车实现 快速增长，相应正极材料需求持续增长。从结构上看，三元正极虽然保持高增速，但是增速有所放缓，相应铁锂电池增速持续回升。2019 年主要是补贴中能 量密度和续航里程提升，和电动工具等需求增加，带动三元电池快速增长。2020 年铁锂正极出货量 12.4 万吨，同比增长 41%，LFP 占比从 22%回升至 25%。 该阶段铁锂电池呈现显著回暖态势。

正极材料发展趋势：短期看铁锂电池回暖，长期看三元与铁锂电池共存。

1）驱动因素一：虽然高能量密度的三元电池受益于补贴政策，但随着退补补贴 驱动作用正在边际减弱。2019 年补贴持续退坡达到 70%，2020 年续航里程低 于 300 公里的汽车将不再补贴，补贴政策对于新能源汽车销量促进作用显著减 弱，国内电动车逐渐向着消费市场转变。伴随动力电池降本压力，铁锂电池成 本优势逐渐显现，在储能、商用车和中低端乘用车中，LFP 电池占比有望回升。 LFP 和 NCM 电池成本差异有望持续保持。两种电池成本差异主要在于正极材 料价格差异，LFP 电池成本中正极材料占比成本占比在 14%左右，正极材料主 要由磷酸铁和碳酸锂组成，均价在 5 万元/吨左右。NCM 电池中正极材料成本 占比在 30%-40%，其中的镍钴锰成本较高，按三元五系正极价格 15 万元/吨测 算，显著高于 LFP 正极材料，对应 NCM 电芯均价为 0.675 元/wh，LFP 电芯 均价在 0.525 元/wh，二者差异为 0.15 元/wh，并且成本差异有望长期保持。

2）驱动因素二：CTP 和刀片电池技术显著提高铁锂电池能量密度，并降低电 池成本。LFP 电池采用 CTP 无模组技术后，由多个大容量电芯组成标准化电池 包，再灵活堆叠组成更大的电池模块，在乘用车中 CTP 电池包体积利用率提高 15%-20%，CTP 集成效率有望从 75%提升至 90%，生产效率提升 50%，零部 件数量下降约 40%，有效提升电池能量密度。比亚迪的刀片电池是将多个"刀片 "捆扎形成电池包模块，通过少数几个大模组的组合成电池模块，单体稳定长度 可达到 2100mm，当前刀片电池成包重量功率密度可能达到 180Wh/kg 左右， 成本较传统结构电池下降 10%左右，有效降低电池成本。

3）驱动因素三：储能和小动力市场增长超预期，带动铁锂电池需求增长。储能 市场对电池能量密度要求低，但是对成本、安全性和循环性能要求高，LFP 电 池循环性能可超过 2000 次，售价低于 NCM 电池，同时安全性高于 NCM 电池， 受益于国内 5G 加速建设和海外储能市场增长，2020 年储能锂电池出货同比增 长超 50%，LFP 电池直接受益。小动力（含共享电单车、换电柜）市场受出口 与内需双向带动，锂电池出货量同比增长超 80%，国内小动力市场磷酸铁锂电 池占比预计接近 30%。

另外，新国标政策下二轮电动车市场锂电池渗透率加速提升。2019 年 4 月电动 自行车新国标开始实施，铅蓄电池难以满足电动自行车轻量化、长续航等新国 标要求，另外锂电池寿命要显著长于铅蓄电池，再加上锂电池具有轻便、快充 和无保养费用等优点，锂电池当前渗透率正持续提升，2019 年国内二轮电动车 中锂电池渗透率已经达到 18.8%，预计未来 toB 端共享两轮车锂电池渗透率有 望达到 100%，三年内 toC 端二轮电动车渗透率有望达到 50%。

高镍化是产业链共同诉求，万事俱备加速渗透

高镍三元材料仍是锂电长期趋势。从成本端考量，三元材料中原材料占比较高， 高镍三元材料降本空间大；从提升能量密度角度看，高镍化是目前认可度最高， 技术最为成熟的手段；从企业盈利角度看，高镍三元电池因其技术壁垒高，享 受更高的盈利空间；从行业竞争看，高镍三元材料加工难度大，技术迭代速度 变慢，龙头企业有望重塑行业竞争格局。

1）高镍低钴三元正极成本优势显著

高镍含量三元正极性能优异、成本低廉，但是制备难度高、安全性能待提高。 三元材料中，钴可以稳定材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能，镍可 以增加材料能量密度，但过高会造成锂的析出，锰显著降低材料成本，提高安 全性和结构稳定性，但过高会降低材料的比容量。

伴随高能量密度需求，三元材料逐渐从 NCM111、NCM523 向 NCM622、 NCM811 发展，电池能量密度有望达到 300Wh/kg，电池比容方面，NCA 三元 材料最高可以达到 190mAh/g。从性能来看，NCM111 虽然综合性能较为均衡， 但是首次充放电效率低，NCM811 和 NCA 虽然能量密度高，但是工艺难度大， 储存运输等安全性能较差。除此之外，富锂锰基正极材料能量密度也有较大提 升空间。

正极材料成本拆分中，单吨钴酸锂正极材料大约需要碳酸锂和四氧化三钴 0.38 和 0.82 吨，单吨三元材料 333/523/622/811 中水合硫酸镍需求分别为 0.91 吨，水合硫酸钴需求量分别为 0.97 吨。按 照百川资讯价格数据，截止 2020 年 2 月 25 日，硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰单价 分别上涨至约 3.6 万元/吨，按此测算 LCO/NCM333/NCM811 单位成 本分别为 27/15/13 万元/吨。

三元材料高镍低钴成为行业降本的主要趋势。三元电池中原材料成本占比达到 90%，原材料中前驱体占比达到 60%，原材料端降本空间大。全球钴资源较为 稀缺，当前国内钴价格已经上涨至近 30 万元/吨，显著高于当前镍金属的 14 万 元/吨的报价，减少钴用量，增加镍的含量是降本增效的主要路径。经计算， NCM111 的钴含量最高达到 20%，对应每 GW 电池需要的钴含量超过 400 吨， NCM811 钴含量最低仅为 6%，对应每 GW 电池需要的钴含量仅为 100 吨左右。

2）高镍化是当前提高电池能量密度最有效的方法

锂电池能量密度提升可分为两种，提高电池包成组效率和提升电芯能量密度。 随着 CTP 和刀片电池技术的发展，电池的成组效率已经从传统电池包的 75% 提升至 90%左右，成组效率提升空间已经不大，电芯能量密度提升是提升电池 能量密度的主要方式。

电芯可以从三方面提升能量密度，电池比容量、材料振实密度和充电电压。从 材料端讲，不同电池正极材料比容量不同，LFP 现有比容量已经接近理论极限 170mA.h/g，LCO、NCM 和富锂基正极材料比容量提升空间较大，1）LCO 发 展趋势是通过提升电压提升比容量，2）NCM 材料通过高镍化提升比容，3）富 锂基正极材料能将锂离子单体能量密度提升至 400W.h/kg 以上，但富锂基材料 充电截止电压已经超过传统液态电解液电压窗口上限，需要配套半固态或者固 态电解液才可以充分发挥高能量密度。

正极材料结构端可以显著改进压实密度、循环稳定性和电压等。目前三元正极材料结构改进的方向包括类单晶结构、放射状结构、核壳结构和梯度材料结构。

综上所述，高压 LCO 虽然能量密度提升空间也较大，但是 LCO 成本较高，富锂基正极材料仍处于研发当中，所以当前提升能量密度最有效可行的方法还是 提高三元材料的含镍量，富锂基材料只有在半固态/固态电解液技术成熟的技术上才有望充分发挥高比容优势。

3）高镍化技术壁垒高，企业可以享受高盈利空间；

正极材料售价可以拆分为原材料价格、企业加工成本（设备折旧、能源消耗和 人工成本）和企业盈利，三元高镍材料因其加工技术难度大，对设备要求和能 源消耗都较高，所以售价端也偏高，相比具有更大的盈利空间。

根据 Wind 最新数据显示，2021 年 2 月 20 日国内三元 811 市场价格已经上涨 至近 20 万元/吨，三元 5 系数正极材料市场售价仅为 15 万元/吨。按照我们测 算的原材料成本来看，三元 8 系和 5 系单吨成本都在 13 万元左右，在此轮正 极材料涨价中，按此粗略估算 8 系企业加工成本和盈利达到近 7 万元/吨，远高 于 5 系 2 万元/吨左右的加工成本和盈利。

高镍技术壁垒高，高镍三元材料受制于正极材料制备、制造环境、生产设备和 电芯制造工艺等影响。1）高镍三元材料主要采用高温固相烧结法，稳定和安全 性差；2）高镍材料前驱体烧结和制备对设备要求高，国内设备国产化程度低； 3）生产过程中对环境湿度要求苛刻，再加上高能量密度条件下安全隐患较高； 4）高镍三元材料虽然钴含量降低实现降本，但是生产过程中能耗增加，产线投 资和配套的电解液、隔膜等都导致成本上升。除此之外，安全、环保和回收到 等问题都阻碍了其产业化进展，掌握核心优化技术的公司有望享受较高盈利。

4）下游电池厂和车企纷纷布局高镍电池和车型

海外高镍正极起步较早，日本最为领先主要采用 NCA 路线，国内高镍主要发展 NCM811，韩国高镍发展兼顾 NCA 和 NCM811。海外市场住友和 ECOPRO 等 企业占据全球绝大多数高镍正极材料市场。2016 年开始容百率先开始小规模量 产 NCM811 材料，17-18 年开始当升、杉杉、长远、天津巴莫等企业纷纷跟进 量产高镍三元材料。当前，国内主要电池厂商宁德时代、国轩高科、比亚迪等 电池企业高镍电池陆续量产，海外 LG 化学 2018 年实现 NCM811 和 NCA 电池 小批量生产，松下、三星 SDI 和 SKI 等企业也均推进高镍电池布局。

三元正极材料需求结构测算：

2020 年国内三元正极材料中，高镍 8 系材料出货占比持续提升。根据高工锂电 数据，2020 三元 5 系及以下材料占比同比下降 9 个百分点，高镍 8 系材料占比 同比提升 9 个百分点。一方面是国内电池企业布局高镍电池，海外高镍需求旺 盛，出口欧美市场的需求带动高镍电池增长，另一方面国内电动工具受益于出 口增加，电动工具用锂电池逐渐向高倍率和大容量方向倾斜。预计随着国内中 高镍材料开发应用加快和出口增加，高镍市场占比将持续提升。

根据上述分析我们对国内外三元电池结构进行了预测，假设国内三元动力电池 中 811 占比从 2021 年的 25%上涨至 2025 年的 55%，海外动力三元电池需求 中，8 系占比预计从 2021 年 50%上升至 2025 年的 75%。按此测算，我们预 计国内三元 5 系需求有望从 2020 年的 32.5GWh 降至 2025 年的 29.7GWh，对 应 5 系国内需求占比从 20 年的 53.5%将至 2025 年的 35%，8 系需求 2025 年 有望达到 56%。海外市场三元 8 系需求有望从 2020 年的 43%增至 2025 年的 74%，高镍三元材料占比有望持续上涨。

行业格局持续优化，全球高端一体化步伐加快

全球正极产能中国占比超一半，国内集中度仍显著低于海外

全球正极材料产能主要集中在中日韩企业，中国企业产能快速上涨。2019 年国 内三元正极产能 61.5 万吨/年，占全球产能近 60%，中国三元正极产量 19.2 万 吨，全球占比 56%。2019 年国内三元前驱体产能约为 26 万吨/年，全球占比 60-70%。依靠巨大的需求市场、完善的产业链和低廉的能源成本，国内正极占 比持续提升。

全球正极材料竞争格局较为分散，国内企业集中度低于海外。2019 年全球三元 正极材市场 CR3 仅为 27.2%，CR5 仅为 40%，但海外正极材料前三企业住友 金属、LG 化学和优美科前三企业 CR3 占比高达 65%。国内正极市场较为分散， 根据 GGII 统计，2020 年国内三元正极材料出货量 CR3 占比 43%、CR5 占比 63%，国内集中度显著低于海外。

行业壁垒低产能结构过剩，企业分化龙头维持高开工率

国内正极材料技术壁垒不高，市场参与者众多。从电池种类可以把这些企业划 分为铁锂正极材料企业和三元正极企业，2020 年大致可以分为三大类：1）始 终以正极材料为核心，伴随锂电池行业需求发展，从钴酸锂正极延伸到三元或 者铁锂电池正极的企业，比如当升、容百、长远锂科、杉杉等；2）上游矿资源 向下游前驱体和正极材料延伸的企业，比如华友钴业、格林美等；3）下游电池 厂自产部分正极材料的企业，比如国轩高科和比亚迪等。

国内正极材料行业整体供需过剩，龙头企业产能利用率高，行业集中将加速。 16-17 年国内正极材料新增产能大量落地，正极产能从 14 年的 15 万吨增至 19 年底的近 130 万吨，正极材料产能利用率从 50%多降至 30%左右，产能严重过 剩。其中 LCO 和 LMO 需求占比不断减少，扩产较少，LFP 和 NCM 电池成为 主流，伴随大幅扩产产能过剩也最为严重。正极行业龙头企业依靠产品稳定性、 产品高镍化和大客户优势产能利用率显著高于行业平均，当前行业扩产产能主 要集中在龙头企业，预计未来正极行业集中度将加速提升。

正极材料横向对比，国内三元材料集中度低于磷酸铁锂正极和钴酸锂正极，钴 酸锂正极已处于高集中度的稳态阶段，铁锂正极正处于行业集中阶段，三元正 极即将进入行业集中阶段。

1）钴酸锂：国内钴酸锂正极材料最先被大规模应用，当前其能量密度改善主要 靠高电压等，技术壁垒较高，当前市场集中度较高，2020 年国内 CR3 为 68%， 龙头厦门钨业市占率近 40%；

2）磷酸铁锂：整体制备技术不高，当前技术改进集中在提高成组效率方面，随 着三元材料占比增多，铁锂正极行业竞争加剧。行业 CR3 从 2017 年的 43%增 至 2019 年 61%，2019 年行业市占率前三分别为德方纳米（2.6 万吨、29%）、 湖北万润（1.5 万吨、17%）、贝特瑞（1.3 万吨、15%）。产能方面我们测算， 19/20 年国内主流厂商铁锂正极产能约为 18/22 万吨，预计 21 年同比增速超 40% 达到 32 万吨左右，行业集中仍在加速。

3）三元正极：三元正极整体技术壁垒不高，当前市场集中度仍较低，2020 年 CR3 为 43%，分别为容百科技、天津巴莫和当升科技，三元正极龙头容百市占 率仅为 14%，二线产能和产量差异不大，预计随着高技术壁垒的高镍产品占比 提升，行业将进入快速集中阶段。

龙头扩产&高镍壁垒&海外布局，行业加速从无序走向集中

我们判断当前正极行业正逐步走出低价竞争阶段，行业壁垒逐步增强，盈利持 续分化，龙头加速集中。1）龙头企业高镍占比高，享受下游高需求增速；2） 龙头产能利用率高扩产加速，成本和资本壁垒增强；3）龙头企业前沿技术布局 完善，加速产品降本提效、打造专利技术壁垒；4）龙头企业全球化客户布局， 有望伴随海外客户共同成长，铸就较高的客户认证壁垒。

催化因素一：国内高镍产能较为集中，正极龙头产品结构中高镍占比高，下游 需求更加强劲。容百科技和天津巴莫 2020 年三元正极出货量占比分别为 14% 和 11%，位列国内前两名，但在 NCM811 出货量上二者合计占比高达 83%。 短期 1-2 年看，基于安全和降本考虑，高镍正极渗透放缓，但长期看高镍仍是 行业趋势，正极龙头持续布局高镍产品，在国内外高镍化趋势下，高镍三元占 比高的龙头企业下游需求更加强劲，产能利用率也更高。

催化因素二：行业新增产能集中在行业龙头，规模成本优势增强，扩产资金壁 垒增强。在龙头企业产能利用维持高位的前提下，头部企业产能持续扩张，头 部企业产能在 20-22 年平均有望翻倍以上增长。一方面，龙头企业高镍产能占 比高&产能持续扩张，规模优势和产能利用率提升带来的固定资产折旧成本降低， 增加盈利空间；另一方面，龙头企业扩产集中在高镍产能，相比于低镍产能设 备要求高，固定资产投资显著提升，一定程度上提升了企业的扩产资金壁垒。

催化因素三：龙头正极企业加大布局高镍、高压、单晶、固态电池等前沿技术， 铸就更高技术和专利壁垒。当前国内三元正极企业大力加大高镍三元 8 系、9 系和 NCA 等技术储备。当升科技截止公司第二代固态锂电材料研发已实现导电 率和比容量大幅提升，容百科技高镍 9 系材料已小批量供货，龙头企业超前技 术布局将不断提高产品品质、降低成本，打造行业技术和专利壁垒。

催化因素四：正极龙头加速海外布局，伴随全球锂电龙头共同成长。随着锂电 池技术迭代速度加快，龙头企业优势更加显著，2020 年全球和国内锂电装机 CR3 都达到 70%，全球锂电池前三企业为 CATL、LG 化学和松下。正极龙头 企业全球产能布局加快，比如容百在韩国建设前驱体产能、华友和 POSCO 合 资建设前驱体和正极产能、优美科在中国建设正极和前驱体产能等。

国内锂电厂中，宁德时代正极供应商较为分散，供应商包括几乎包括国内全部 主流企业，比亚迪是厦门钨业主供，国轩高科正极材料自供，孚能和亿纬锂能 都是当升主供；海外市场，LG 正极 80%自供，松下 NCA 住友化学主供，NCM 由日亚化学主供，三星 SDI 约 1/3 正极自供，除此之外采购优美科、当升、格 林美等正极，SKI 正极由当升主供，占当升出货量的 50-60%。

前驱体壁垒高格局好，看好具有资源属性的一体化企业

锂电正极材料产业链可以分为上游的镍钴锰等矿产、中游的前驱体制备和下游 的锂电正极材料，前驱体制备难度更大，该环节享受更高的技术溢价。三元前 驱体是镍钴锰氢氧化物，其与锂源反应生成三元正极，三元前驱体属于定制化 产品，根据正极需求定制出不同的元素配比、形貌和粒径。前驱体对电池性能 影响很大，前驱体中的杂质可能造成电池短路，前驱体中的粒径大小决定了正 极材料粒径，小粒径前驱体比表面积大，提高电池倍率和性能。

普通三元材料中颗粒二次团聚粒径分布较宽，会造成颗粒牢固性和包裹性差易 胀气等问题，当前用小颗粒制备的单晶颗粒具有良好的压实密度、包裹性和比 表面积，可以显著提高电池倍率，单晶型正极才用的小颗粒前驱体对烧结技术 要求更高。高镍三元材料对前驱体中异物控制要求更高，高镍正极中起稳定作 用的锰含量降低，对前驱体工艺精度要求更高。

高技术壁垒下前驱体行业格局较为集中。2020 年国内三元前驱体产能全球占比 近 7 成，全球产量 CR3 达到 49%，国内企业中伟股份、湖南邦普、格林美和 华友钴业包揽了全球前四名。国内前驱体企业可以分为三类，聚焦三元前驱体 的企业（中伟股份）、具有上游资源优势的企业（华友钴业、格林美）、从正极 材料向上游延伸的企业（当升科技、长远锂科等）。聚焦前驱体的中伟股份 2020 年产量超过 7 万吨位列全球第一，下游客户几乎覆盖全球主流的锂电厂。

具备上游矿产资源的三元前驱体企业毛利率显著较高。三元正极毛利率平均水 平在 15%左右（杉杉毛利率高主要是用于消费电池的钴酸锂占比高），龙头当 升科技 19 年毛利率仅为 17.7%，相比之下前驱体龙头企业格林美的毛利率较高， 维持在 20-25%之间。前驱体成本中原材料占比达到 85%，具有上游矿产资源 的格林美和华友钴业毛利率显著高于其他，中伟股份随着出货量持续提升，毛 利率也呈现显著上行，我们看好正极材料厂商向上游资源延伸。

产业链价格：上游需求旺盛，上游资源品涨价，正极产业链迎来量价齐升阶段。 1）三元正极：上游传导成本压力。受春节假期钴镍等金属原材料价格上涨带动， 节后国内三元材料价格大幅补涨，5 系三元材料涨幅普遍超过 5000 元。2）三 元前驱体：涨幅明显，价格站上新高。本周价格涨幅显著，因硫酸钴与硫酸镍 价格大幅上行，硫酸钴节后持货商报价高至 9-10 万元/吨，截至 3 月 5 日三元 前驱体 622 与 523 分别站上两年的高点 13.45 万元/吨、12.45 万元/吨。3）磷 酸铁锂：上游碳酸锂成本支撑，叠加下游电池厂对铁锂电池需求大幅增加。目 前动力型 LFP 报价 4.6-4.85 万元/吨不等，受原料持续上涨挤压，未来仍有继 续调涨可能。从供应端来看，上半年 LFP 都将处于极度紧缺状态。

4）钴：震荡上涨行情持续。需求上新能源汽车产销量缓慢回暖，手机销量环比 上涨同比跌幅收窄，钴市总体需求缓慢上涨，国内硫酸钴报价已经普遍上调 10 万元/吨左右，较去年年底涨幅近八成。持货商方面仍表现惜售，有意继续推高 价格。全球市场，欧洲新能源汽车销售走强，钴原料进口受疫情、政治等因素 影响，国际钴价震荡上涨。

5）锂盐：触底反弹信号明确。在补贴退坡 20%和上游供给趋紧作用下，碳酸 锂价格已经稳步提升至 8 万元/吨，较年初上涨近 60%。2020 年下游应用端上 半年压抑的需求于下半年释放，电子产品、电动车等需求端爆发导致锂原材料 需求趋旺，上游锂盐企业也在积极扩充锂盐产能以满足未来市场需求。

6）镍矿：伴随需求增长和供给偏紧，硫酸镍持续上涨。3 月 5 日已上涨至 3.75 万元/吨，较上个月涨幅 13%，较年初上涨 21%，硫酸镍上游厂商处于满产状 态，下游前驱体厂商高开工率运行，同时下游产能持续扩张需求旺盛。

看好有资源属性的一体化正极龙头（详见报告原文）

短期看当前时点伴随国内市场爆款热销车型放量以及政策预期加强，正极产业 链呈现供需两旺趋势，叠加化工品涨价，正极产业链开启新一轮涨价模式，相 关公司业绩环比有望持续改善；长期看，伴随着整个锂电池产业链高镍化趋势 加速，正极行业正从低价竞争加速走向强者恒强局面，伴随龙头企业高产能利 用率、高单吨盈利和高出口占比的优势持续加强，产业链利润也会进一步向龙 头集中，行业竞争格局有望被重塑。我们看好具有高镍技术优势、产业链上下 游延伸和海外市场持续放量的正极龙头企业：当升科技、容百科技、格林美。

风险提示：

1、全球新能源汽车新车型推出进度不及预期；

2、全球新能源汽车政策扶持力度低于预期；

3、原油价格大幅波动导致上游资源品价格剧烈波动；

4、正极材料技术路线替代的风险；

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。